VII. Práctica E2: Reflectómetro Óptico en el Dominio del ... · RDS-Rango Dinámico de Scattering-, sin hacer mención al equipo TFS3031 que le haya tocado emplear para realizar

Febrero 2010

VII. Práctica E2: Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo (OTDR)

El Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo, más conocido con sus siglas inglesas

OTDR (Optical Time-Domain Reflectometer), es el instrumento de campo más importante

para el control y supervisión de enlaces de fibra óptica. Posee resolución espacial, es

decir, además de detectar los posibles fallos de un enlace, es capaz de ubicarlos en un

estrecho tramo del tendido. Esta característica es especialmente interesante en tendidos

largos y de difícil acceso, como las líneas soterradas y submarinas.

El fundamento del OTDR es relativamente simple. Conectado a un extremo de la fibra a

examinar, emite pulsos luminosos, procedentes de un diodo láser y detecta, con una

alta resolución temporal, las señales luminosas que devuelve la fibra. El instrumento

calcula entonces la distancia a la que se encuentra la causa de esa señal devuelta,

según el tiempo que ha tardado en realizar el viaje de ida y vuelta.

MATERIAL NECESARIO • 1 OTDR

• 1 Latiguillo SM

• 2 Carretes de fibra SM (1 Km)

• 1 Carretes MM 50/125 (2 Km)

• 1 carrete SM (1,3 km)

• 4 adaptadores FC-FC

• 1 adaptador FC-FC “Defectuoso”

• Tisú

Laboratorio de Comunicaciones Ópticas – Dpto. Tecnología Fotónica

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Figura E2.1.- Diagrama de bloques de un OTDR genérico.

La señal recibida en el Detector del OTDR, procedente del acoplador (o

circulador), ver figura E2.1, que separa la señal enviada a través de la fibra óptica a medir

y la de retorno de la fibra, tiene en el tiempo diferentes orígenes. La interpretación del

origen de la señal detectada nos aporta la información sobre el estado de la fibra óptica.

La señal procedente de la fibra se representa en un gráfico en función de la distancia. La

distancia se corresponde con el tiempo que ha tardado en llegar la reflexión del pulso

emitido por el LD (Laser Diode) al detector. Las reflexiones son producidas por:

• Reflexión difusa (scattering lineal Rayleigh1) que tiene lugar a lo largo de toda la fibra

y es debida a fluctuaciones microscópicas del índice de refracción del medio;

constituye la principal contribución a la atenuación de las fibras ópticas. Así pues,

se obtendrá un nivel de señal reflejada continuo. En detección aparece como una

contribución lineal descendente (en escala logarítmica), debido a la atenuación

paulatinamente mayor que sufren los puntos más alejados. La pendiente negativa

de esta recta es proporcional a la atenuación por unidad de longitud (dB/km)

de la FO2(Fibra Óptica) a la longitud de onda del diodo láser.

1 La dispersión de Rayleigh (en honor a Lord Rayleigh) es la dispersión de la luz o cualquier otra radiación

electromagnética por partículas mucho menores que la longitud de onda de los fotones dispersados. Tiene una dependencia con la longitud de onda de ~λ-4.

2 Al tratarse de un dispositivo de reflexión, todas las contribuciones a la señal detectada por el OTDR sufren doble atenuación: en el camino de ida y en el de vuelta. Sin embargo, esta alteración se corrige automáticamente en la escala de medida, por lo que las pérdidas que se muestran en pantalla corresponden a un solo paso.

Práctica E2: El OTDR

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Es importante destacar, sin embargo, que un OTDR no es el mejor método para

medir atenuación de fibras ópticas. Otros métodos empleados durante las

prácticas son más precisos.

• Cualquier imperfección en la fibra significa una variación en el índice de

refracción y, por tanto, produce una reflexión que se detectará como un pico de

señal; a continuación se produce un descenso del nivel de señal (puesto que la

luz de retorno procedente de puntos más adelantados experimentará una

atenuación equivalente a la vuelta). Estos defectos se localizan en puntos

concretos del enlace, cuya localización precisa depende de la resolución espacial.

• Como imperfecciones se detectan asimismo las pérdidas por curvaturas,

soldaduras, conexiones y empalmes provisionales o permanentes que

contenga el enlace. Las soldaduras –bien hechas– introducen una pequeña

atenuación (< 0,1 dB) por alterar la forma física del núcleo, no producen reflexión

al igual que las pérdidas por curvatura. Los empalmes y conexiones suelen

dar pérdidas mayores. Como se explica posteriormente, algunos eventos

producen un pico reflexivo antes de atenuar, y otros únicamente un descenso de

potencia.

La salida típica de un OTDR (Figura E2-2) es una representación gráfica de la atenuación

en función de la distancia. Cualquier variación en la línea descendente que representa la

FO se le denomina “evento”. Los picos de reflexión representados en la gráfica se

llaman “eventos reflexivos”; y cuando sólo hay pérdidas “eventos no-reflexivos”. La

gráfica tiene al comienzo una brusca bajada que corresponde a la propia conexión entre

el instrumento y la FO; y se extiende hasta una distancia determinada, o hasta que el

nivel de señal cae por debajo del límite de detección.

Conocimientos Teóricos Previos

Deberá entender el significado y la dependencia con la longitud de onda, de la señal

transmitida, de los siguientes vocablos:

• Tipos de Fibras ópticas. Atenuación de una fibra óptica, Scattering de Rayleigh.

• Pérdidas de reflexión de Fresnel.

• Tipos de conectores y empalmes de fibras ópticas.

• Pérdidas en la conexión de fibras.

• MFD – diámetro de campo modal.


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Cuestiones Previas

a. Explique con un dibujo y estime la diferencia de la pérdidas de acoplo que sufren

dos señales con direcciones opuestas a su paso por una unión entre una fibra

monomodo –SM- y una fibra multimodo –MM-. Considere sólo las pérdidas

relacionadas con el tipo de fibra y no por una unión defectuosa.

b. Dibuje tres finales de fibra: conector PC, conector APC y fibra rota; indique qué

diferencias habrá en la señal reflejada cuando se transmite una señal por dicha

fibra.

c. Razone por qué en los apartados VIII.2 y VIII.3 se le indican los valores típicos

que debe obtener, en la medida del RDR -Rango Dinámico de Reflexión- y del

RDS -Rango Dinámico de Scattering-, sin hacer mención al equipo TFS3031 que

le haya tocado emplear para realizar dichas medidas.

d. ¿Cómo podría mejorarse el Rango Dinámico de Reflexión y el Rango Dinámico de

Scattering?

e. ¿Qué ventajas ofrece el emplear un circulador en vez del acoplador dibujado en la

Fig. E2-1?

o Curvaturas

Figura E2-2 Representación de una hipotética medida. La gráfica no está a escala. Las gráficas restantes de este capítulo sí son salidas reales.


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Recuerde anotar en su cuaderno de prácticas todos los valores medidos y calculados, así

como la respuesta a todas las cuestiones que se plantean en la práctica.

En algunas medidas se dan valores estimados o márgenes de valores. Si los resultados

obtenidos al realizar la medida no coinciden, repase la medida. Si el error persiste consulte

a su profesor.

VII.1. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Esta práctica se realiza de forma combinada con la práctica E3, Soldadura de Fibras

Ópticas. En el Laboratorio se dispone de 2 OTDR Tektronix. Uno de ellos (TekRanger2)

está asociado a la máquina de soldar y el otro (TekRanger) se utiliza únicamente en esta

práctica. Ambos son un TFS3031 y en lo que respecta a su uso, las diferencias entre

ambos son:

• Las longitudes de onda de trabajo. TekRanger trabaja en segunda y tercera

ventana, mientras que TekRanger2 trabaja en primera y segunda ventana.

• Las fibras para las que están diseñados. TekRanger trabaja con fibras

monomodo, mientras que TekRanger2 trabaja con fibras multimodo.

• Adicionalmente, ambos OTDRs tienen adaptada una impresora para obtener

copia de los resultados en pantalla.

En esta práctica se propone la realización de una serie de medidas con los OTDR del

laboratorio, que permiten simultáneamente evaluar diferentes líneas de transmisión, y

observar las posibilidades y limitaciones de la técnica basada en un método no

destructivo. En concreto se pretende medir:

i) Rango dinámico de reflexión. Informa sobre los límites de medida del nivel de

señal recibida, márgenes de representación de los eventos reflexivos. Puede

resultar útil si existen eventos que lleguen a saturar el instrumento.

ii) Rango dinámico de scattering. Es el rango con que se cuenta para registrar

eventos de todo tipo, reflexivos (no saturantes) y no reflexivos. Alcanza hasta el

límite de detección del instrumento o hasta el extremo de la fibra.

iii) Eventos típicos. Por ejemplo, soldaduras, empalmes, terminaciones pulidas o sin

pulir, conexiones planas, redondeadas (PC) o angulares (APC).


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iv) Falsas medidas y detecciones. En concreto, se explican las circunstancias en

que pueden surgir ecos y fantasmas, fenómenos que pueden falsear las

medidas, y se intenta reproducir alguno de ellos.

Para facilitar la lectura de los apartados, las introducciones teóricas sobre sus contenidos

se incluyen por separado al comienzo de cada sección.

¡PRECAUCIONES!

El diodo láser para realizar las medidas se activa pulsando el botón START/STOP.

Antes de pulsarlo, asegúrese de que hay una fibra conectada al puerto de salida del láser. De otro modo podría provocar daños graves a los componentes electrónicos internos.

No desconecte el latiguillo de fibra conectado a la salida del OTDR

Todos los conectores deberán estar cubiertos con sus protectores contra el polvo mientras no estén en uso.

El OTDR es un instrumento muy sensible, por lo que el polvo puede afectar a las medidas produciendo señales falsas.

DISTRIBUCIÓN DE LOS EQUIPOS

A fin de agilizar la realización de la práctica, las medidas se efectuarán de la forma siguiente:

1. El grupo que tenga asignada en primer lugar la Práctica E3, Soldadura, realizará previamente las dos primeras medidas, Rangos dinámicos de Reflexión y de Scattering (Apartados VIII.2 y VIII.3), para familiarizarse con el instrumento, y seguidamente la Práctica E3. Utilizará para todo ello el OTDR TekRange2.

2. El grupo que tenga asignada en primer lugar la Práctica E2, OTDR, realizará los cinco bloques de medidas de esta práctica con el OTDR TekRange.

3. Al finalizar los dos grupos (tiempo estimado, 2h 30m), se intercambiarán y realizarán los bloques de medidas restantes, es decir, los tres bloques finales del OTDR el primer grupo (en el OTDR TekRange monomodo) y la práctica E3 completa el grupo 2, usando el OTDR TekRange2.


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VII.2. MEDIDA DEL RANGO DINÁMICO DE REFLEXIÓN (USAR UNO

CUALQUIERA DE LOS OTDR)

VII.2.1. Teoría

Como se ha comentado, algunos de los eventos detectados por un OTDR son reflexivos,

es decir, nos indican que en ese lugar parte del pulso luminoso emitido es reflejado hacia

el emisor. En el OTDR, estos eventos se detectan como un brusco aumento de la

potencia recibida, seguido de una caída (porque la potencia transmitida a partir de ese

punto es menor). La potencia recibida puede saturar al detector si le llega un exceso de

señal procedente de un evento muy reflexivo. El problema es especialmente grave

cuando el evento está próximo a la fuente.

El Rango Dinámico de Reflexión (Reflective Dynamic Range, RDR) se define como la

relación entre la potencia reflejada en un evento reflexivo, cercano al conector del

panel frontal del OTDR, y la potencia de ruido del sistema. (El nivel de ruido del

OTDR está relacionado con el ruido shot de la corriente de oscuridad del detector.)

Este parámetro determina el rango sobre el cual el OTDR puede realizar medidas de la

reflexión producida en ciertos elementos reflexivos como pueden ser los conectores,

acoplos mecánicos etc.

La medida del RDR ayudará a determinar si el instrumento es capaz de realizar capturas

precisas en unas condiciones determinadas. En sistemas de fibra que sean muy

sensibles a las reflexiones, será necesario utilizar OTDRs con RDR elevados, para

Figura E2-2. Determinación del Rango Dinámico de Reflexión (RDR).


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asegurar que la reflexión de los diferentes eventos se encuentra por debajo del nivel

umbral deseado.

VII.2.2. Desarrollo de la Práctica

Objetivo: Determinar el RDR de OTDR Tektronix TFS3031 (en su versión

monomodo de 2ªy3ª ventana o en su versión multimodo de 1ªy2ª ventana)

en unas condiciones de medidas predeterminadas.

Método de medida: El valor del RDR está asociado con el ancho del pulso que emite la

fuente del OTDR (nm)3, el rango de prueba elegido (km) y el tiempo de

promedio que se utiliza en la medida (tiempo que tarda en realizar el

“número de promedios” –averages- requeridos).

Estos parámetros se deben seleccionar consecuentemente con la longitud

del enlace que posteriormente se desea caracterizar. En general, los

rangos muy largos y los anchos de pulso muy pequeños suponen tiempos

de promedio más elevados. Si se selecciona un rango muy inferior o muy

superior a la longitud del enlace, se medirá un nivel de ruido inferior o

superior, respectivamente, al real. Una vez elegidos los parámetros

adecuados del sistema, la medida se realizará valorando la diferencia de

señal entre el pico de reflexión y el ruido, como se muestra en la Fig. E2-2.

Procedimiento experimental

1.- Compruebe que hay un cordón de fibra4 conectado a la salida del panel frontal del

OTDR.

2.- Presione el Botón correspondiente a “Setup” (Botón 1 de la Figura E2-3) y

seleccione, mediante las flechas del mando circular (Botón 6, Figura E2-3), las

siguientes opciones:

Fiber Scan: Manual Test Range: 2 km Pulsewidth: 10 m (100 ns) en una primera medida, y 20 m (200ns) en

una 2ª medida. Averages: 2048

3 El ancho del pulso se da en unidades de longitud proporcionales al orden de magnitud del ancho en el tiempo del pulso. Pulsewidth α 108 [m/s] x 2. 10-7 [m] = 20 m (200 ns). 4 Los cordones de fibra del laboratorio tiene conectores FC-PC que son los válidos para este tipo de medidas.


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En esa misma pantalla, seleccionar una longitud de onda de 1300 ó 1310 nm

presionando el Botón B (parte inferior de la Figura E2-3). Para volver a la pantalla

inicial, presione “EXIT” (Botón A).

Figura E2-3. Aspecto exterior (arriba) y pantalla de menú (abajo) del OTDR Tektronix TFS3031.


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3.- Inicie el proceso de medida pulsando el botón START/STOP (Botón 5). La

medida habrá terminado cuando deje de parpadear5 el piloto 7 de la Figura E2-3.

4.- Active el cursor A (Botón 4) y mediante las flechas del botón circular, sitúelo en

el máximo del pico inicial de reflexión. Si fuera necesario active el zoom

(Botón 3), luego desactívelo.

Active el cursor B y sitúelo en la zona de ruido donde los picos presenten una

amplitud aproximadamente constante. Asegúrese de estar en alguno de los

máximos promedio del ruido (véase nivel adecuado en figura E2-2).

5.- Compare la forma de onda obtenida con la de la figura E2-2. Compruebe la

situación de los cursores y anote la diferencia en dB entre ambos (A–B) que

aparece en pantalla.

Valor Típico del RDR: 16 – 20 dB

En el laboratorio el TekRanger2 (MM) tiene el menú en español y el TekRanger (SM) en

inglés como el de la Fig. E2-3.

VII.3. MEDIDA DEL RANGO DINÁMICO DE SCATTERING (USAR UNO CUALQUIERA DE LOS OTDR)

VII.3.1. Teoría

El Rango Dinámico de Scattering (RDS) es el parámetro que típicamente se asocia con

el rango dinámico de un OTDR. Se define como la relación (en dB) entre la señal

“retrodispersada” (backscattered, devuelta) en el conector del panel frontal del

OTDR y el nivel de ruido del instrumento.

5 El equipo realiza varias medias y toma un valor medio estable para su representación en la gráfica.

Figura E2-4. Determinación del Rango Dinámico de Scattering (RDS).


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El RDS resulta muy similar al “Rango de Medida” que determina la atenuación máxima

que puede existir entre el instrumento y el evento que se quiere caracterizar, si se desea

que el OTDR realice una medida precisa.

VII.3.2. Desarrollo de la práctica

Objetivo: Determinar el RDS del OTDR Tektronix TFS3031 en unas condiciones de

medida predeterminadas.

Método de medida: Se evalúa la diferencia de niveles de señal entre el final de la

reflexión del panel frontal y el nivel de ruido del instrumento (Figura E2-4).

Se realizará en diferentes condiciones de medida para una misma línea de

transmisión (monomodo si usa el TekRange y multimodo en el

TekRange2).

La medida depende de la longitud de la fibra utilizada. Si se emplean

fibras de longitudes muy cortas se pueden obtener medidas del RDS

ficticiamente superiores que las obtenidas con fibras de mayor longitud.

Para evitar una medida errónea se deben utilizar una fibra de prueba con

una longitud similar a la que se medirá en situación de campo.


1.- Conecte un carrete de fibra monomodo ó multimodo de 1 km SM o 2 Km MM, al

cordón conectado al OTDR, según la Figura E2-5.

2.- En el menú SETUP, seleccione los siguientes parámetros:

Fiber Scan: Manual

Test Range: 2 km para SM o 4 km para MM

Pulsewidth: 10 m (100 ns) en una primera medida, y 20 m (200ns) en

una 2ª medida.

Longitud de onda: 1300-1310 nm

Vuelva a la pantalla principal

Figura E2-5

1 km SM o 2 km MM


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3.- Inicie el proceso de medida.

4.- Active el cursor A y sitúelo al inicio de la “forma de onda”, donde la pendiente

comienza a ser lineal. Si fuera necesario active el zoom, luego desactívelo. Active

el cursor B y sitúelo en la zona de ruido donde los picos presenten una amplitud

aproximadamente constante. Asegúrese de estar en la amplitud máxima media

del ruido.

5.- Compare la forma de onda obtenida con la de la figura E2-4. Compruebe la

situación de los cursores y anote la diferencia en dB entre ambos.

Valor Típico RDS: 10 – 12 dB (siempre menor que el RDR)

NOTA: SI TENÍA ASIGNADA LA PRÁCTICA E3, SOLDADURA, EN PRIMER TURNO, DETÉNGASE AQUÍ Y PASE A REALIZAR DICHA PRÁCTICA. LOS RESTANTES APARTADOS LOS REALIZARÁ CON EL OTDR TEKRANGE MONOMODO POSTERIORMENTE. SI TENÍA ASIGNADA LA PRÁCTICA E2 EN PRIMER TURNO, SIGA ADELANTE.

VII.4. CARACTERIZACIÓN DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN (A PARTIR DE ESTE BLOQUE USAR SÓLO EL OTDR MONOMODO)

A.- Localización y medida de pérdidas en eventos Reflexivos. B.- Medida de la Zona Muerta C.- Medida del coeficiente de atenuación de una fibra.

VII.4.1. Teoría

VII.4.1.a. Eventos Reflexivos

Se consideran eventos reflexivos todos aquellos fenómenos en los que se produce un

cambio en el índice de refracción del medio de propagación. Los casos más habituales

en una línea de transmisión son:

• los conectores iniciales y finales de la línea

• las conexiones mecánicas entre fibras (adaptadores, conectores Surco en V)

Los empalmes realizados con máquina de soldar y las curvaturas o microcurvaturas son

eventos no reflexivos.

Una reflexión queda caracterizada por tres parámetros:

• Distancia a la que sucede

• Pérdidas que origina en la línea


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• Reflectividad que genera, definida como la relación en dB entre la potencia

inyectada y la reflejada.

En un conector con pulido plano, la reflexión que se produce es de alrededor del 3,6% ó

–14 dB (coeficiente de reflexión de Fresnel). Los conectores comerciales más usuales

utilizan pulidos tipo PC que, al no ser planos, introducen una reflexión bastante menor.

En la Figura E2-6 se pueden observar la Forma de Onda debida a algunos de estos

elementos.

VII.4.1.b. Zona Muerta

Uno de los parámetros principales en un OTDR es su capacidad para detectar eventos

reflexivos espaciados una corta distancia.

NOTA SOBRE CONECTORES

El extremo de la fibra óptica en los conectores estándar es plano. Las conexiones se realizan enfrentado dos conectores por medio de una junta roscada. La superficie plana perpendicular a la propagación produce una reflexión intensa.

Para reducir la reflexión, se preparan conectores (PC) con pulido redondeado. Aún menos reflexión producen los conectores PC con pulido inclinado (PC angular o APC). En ellos, la reflexión se desvía de manera que no pueda guiarse de retorno.

Figura E2-6. Distintos eventos reflexivos y no reflexivos que se detectan con OTDR


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Todos los sistemas de medida tienen un rango de aplicación limitado. En el caso del

OTDR el límite se traduce en pulsos detectados con pendientes de bajada no infinitas.

Así, si se tienen dos eventos reflexivos muy cercanos, a una distancia crítica inferior a la

de ‘Resolución del OTDR’, puede que la señal causada por el primer evento no haya

finalizado cuando la del segundo empieza a ser significativa. El resultado es que ambos

eventos se confunden.

Se denomina Zona Muerta (Dead Zone, DZ) o “Resolución de eventos” a la distancia

a partir de la cual se comienza a distinguir entre dos eventos próximos.

Este parámetro puede ser muy importante dependiendo de la aplicación. Por ejemplo, si

se desea medir y caracterizar una red de fibra óptica en una oficina, donde las

distancias entre conexiones pueden ser muy cortas, será necesario un instrumento con

una DZ muy pequeña. Por el contrario, si la red que se desea medir es un enlace de larga

distancia, donde los empalmes o conexiones se sitúan a varios kilómetros unos de otros,

el parámetro será de poca importancia.

VII.4.1.c. Zona muerta de pérdida de medición

Otro parámetro utilizado para especificar la calidad de un OTDR, es la “zona muerta de

atenuación” o Zona Muerta de

Pérdida de Medición (Loss-

Measurement Dead Zone, LMDZ). Se

define como la distancia tras un

evento durante la cual no se puede

obtener información de la señal del

OTDR, debido a limitaciones en el

ancho de banda o a saturación del

receptor. El parámetro está

relacionado con el anterior, aunque

aquí se hace referencia a la medición

del segundo evento, no ya a su

simple detección. Es por ello un

criterio más restrictivo que la zona

muerta.

La LMDZ puede ser notable si se producen eventos muy reflexivos, ya que el pico de

potencia que retorna al OTDR puede ser muy elevado comparado con la potencia

detectada por scattering Rayleigh. De esta forma, el detector óptico o el preamplificador

Figura E2-7. Parámetros de caracterización de zonas muertas en un evento.


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se pueden saturar temporalmente y será necesario un tiempo (distancia en la pantalla del

OTDR) para que el detector se recupere.

Sin necesidad de llegar a la saturación, debido al ancho de banda limitado del

amplificador, la señal no puede volver inmediatamente al nivel de retrodispersión.

Cuando esto sucede, no se puede obtener información de la señal presentada por el

OTDR, debido a la distorsión de la forma de onda.

VII.4.1.d. Coeficiente de atenuación

Además de los eventos puntuales que producen pérdidas en localizaciones específicas,

la radiación que atraviesa una fibra óptica experimenta una atenuación constante, que

procede de varias causas. Las dos más importantes son la reflexión difusa o scattering

Rayleigh, y la absorción. La importancia relativa depende de la ventana de transmisión,

tal como se mostraba en la Figura Fund-11.

La señal base descendente que detecta el OTDR se debe a la retrodispersión, es decir,

la parte de la reflexión difusa que se propaga en sentido contrario al de la transmisión.

Dicha radiación, en ausencia de otros factores, equivale formalmente a la que se recibiría

de un conjunto infinito de emisores situados homogéneamente por toda la fibra. La

potencia recibida de cada tramo diferencial irá disminuyendo a medida que el tramo está

más lejos de la fuente, por dos razones:

• La potencia retrodispersada es proporcional a la potencia incidente. Ésta se

va atenuando al atravesar la fibra.

• La potencia retrodispersada, a su vez, se va atenuando durante el camino

de vuelta hasta el receptor.

Los dos fenómenos, como puede verse, se deben a la atenuación. En pequeña señal, la

atenuación se puede considerar lineal en todo el trayecto de ida y vuelta. En esas

condiciones, la radiación recibida sufre una atenuación equivalente a un camino

doble, puesto que pasa dos veces por el mismo tramo de fibra. Como ya se comentaba

en la introducción a la práctica, los OTDR, en general, corrigen esta doble atenuación,

y presentan una escala en pantalla que equivale a un solo paso.

La atenuación, expresada en dB/km, se calcula directamente midiendo la pendiente del

tramo. Aunque no es un método preciso, resulta muy útil por su resolución temporal. Por

ejemplo, sirve para detectar tramos defectuosos en tendidos, o para decidir si una

atenuación anómala se debe a un tramo en mal estado o a un defecto puntual dentro del


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mismo tramo. Permite evaluar la degradación de un enlace con el tiempo, pero no sirve

para medir atenuaciones válidas en el diseño de enlaces. En este último caso se emplea

la técnica OLTS - Optical Loss Test Set- similar a la empleada en la práctica I, apartado

I.4.


Objetivo: Medir los diferentes parámetros que surgen en una gráfica OTDR.

Método de medida

A) CARACTERIZACIÓN DE EVENTOS REFLEXIVOS.

Distancia: En la “forma de onda” adquirida por un OTDR, la distancia a la que se

produce un evento reflexivo se corresponde con el último punto de

muestreo justo antes de la subida de la forma de onda.

Pérdidas: Las pérdidas se valorarán midiendo el nivel de señal (en dBs) antes y

después del evento.

Reflectividad: La reflectividad se calcula indirectamente a partir de la ecuación

siguiente:

{1}

donde:

• Bns es el coeficiente de

retrodispersión (típicamente –80

dB)

• H es la altura de la reflexión

medida en la forma de onda (> 0)

• D es el ancho del pulso en ns.

En la Figura E2-8 se muestran los

parámetros que caracterizan un

evento reflexivo.

Figura E2-8. Parámetros que caracterizan un

evento reflexivo.


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B) ZONAS MUERTAS DZ Y LMDZ La zona muerta DZ se define como la distancia entre el comienzo de la zona

reflexiva y el punto donde la señal decrece 3 dB respecto del máximo de reflexión

(ver Figura E2-7- pag.VIII-15).

La zona muerta de pérdida de medición LMDZ se define como la distancia entre

el inicio del evento y el punto donde la forma de onda del OTDR ha recuperado el

nivel de retrodispersión. Para su medida habrá que determinar el inicio del

evento y el punto donde la señal es 0,5 dB superior al nivel de retrodispersión

(Figura E2-7). La separación (en metros) entre estos dos puntos dará el LMDZ.

C) ESTIMACIÓN DEL COEFICIENTE DE ATENUACIÓN

Para medir el coeficiente de atenuación de una fibra se escoge un tramo en que

no exista ningún tipo de evento o influencia de ellos. Se mide la pendiente

situando los cursores al inicio y al final del tramo.


1.- Realice el montaje de la Figura E2-9, Conecte al latiguillo del OTDR un carrete de

fibra monomodo, de aproximadamente 1 km. En el otro extremo conecte un

segundo carrete SM 1km, y finalmente conecte un carrete multimodo de 2 km.


Fiber Scan: Manual Test Range: 8 km Pulsewidth: 20 m (200 ns) Longitud de onda: 1550 nm

Vuelva a la pantalla principal


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3.- Obtenga la forma de onda. Imprímala pulsando el Botón 9 y siguiendo las

instrucciones de pantalla. Identifique los eventos reflexivos comparando la

gráfica y el montaje experimental.

4.- Active el cursor A y sitúelo al inicio del evento reflexivo próximo a 1 km.

Asegúrese que está justo al inicio del evento comprobando que en el siguiente

desplazamiento del cursor éste se introduce en la zona reflexiva. Si fuera

necesario active el zoom, luego desactívelo.

Anote la distancia que marca el cursor.

5.- Active el cursor B y sitúelo en la zona lineal después del evento reflexivo.

Mantenga el cursor A en la posición anterior.

La diferencia en dB entre los cursores dará una estimación de las pérdidas

introducidas en el evento. Anote este valor y la diferencia en metros entre los dos

cursores.

Tenga en cuenta que si existe mucha distancia entre los dos cursores, la medida

realizada está incluyendo las pérdidas en la fibra. También tiene que considerar

si las fibras acopladas son de iguales características.

6.- Sitúe el cursor B en el punto máximo de la reflexión. Mida la diferencia de señal

entre ambos cursores (valor H de la Figura E2-8). Haciendo uso de la ecuación

{1}, calcule la reflectividad del evento. (H es siempre una cantidad positiva)

Valores típicos: Nº de eventos reflexivos (sin considerar los conectores iniciales ni el latiguillo): 3 Distancia del Primer evento reflexivo: 1 km – 1,1 km Pérdidas intrducidas por el primer evento reflexivo: 0,1 dB – 0,8 dB Distancia entre cursores: 70 m – 130 m H: 7 – 8 (siempre >0) Reflectividad del evento reflexivo 40 – 45

7.- Sitúe el cursor A en el pico de reflexión. Utilice el zoom de la forma siguiente:

• Presione el mando SELECT del botón circular (Botón 6, Figura E2-3), hasta

seleccionar las prestaciones del ZOOM en la esquina inferior derecha de la

pantalla.

• Mediante las flechas del mando circular, ajuste la zona de ampliación

centrándola sobre el evento (movimientos verticales y horizontales).

• Presionar nuevamente SELECT hasta activar CURSOR.

• Active ahora el zoom (Botón 3 de la Figura E2-3).


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Compruebe que el cursor A está sobre el máximo del evento y sitúe el cursor B,

aproximadamente, a 3 dB por debajo del anterior.

Nota.- Si no pudiera situar el cursor B cercano a los 3 dB, realice un promedio entre las

distancias obtenidas en las dos posiciones más cercanas a este valor.

Mueva ahora el cursor A al inicio del evento y anote la separación entre ambos

cursores. La medida realizada es lo que se conoce como zona muerta DZ.

Valores típicos: DZ 25m – 30m LMDZ 35m – 45m (siempre mayor que DZ)

8.- Sitúe el cursor A en el nivel de retrodispersión lineal, después del pulso. El

cursor B sitúelo, aproximadamente, a +0.5 dB del anterior. ¡Cuidado con los

signos! Sitúe nuevamente el cursor A al inicio del evento, y anote la distancia

entre ambos cursores. Esta medida será el LMDZ del primer evento reflexivo de la

línea.

9.- Caracterice el siguiente evento reflexivo de la misma forma que el anterior.

Compruebe si existen diferencias entre una conexión SM-SM y otra SM –MM.

10.- Mida el coeficiente de atenuación de cada uno de los tramos de fibra, así como

su longitud.

Para realizar una medida correcta de la atenuación, sitúe los cursores de manera

que abarquen una distancia amplia, en la zona donde no haya influencia de

ningún tipo de evento y donde se aprecie una pendiente lineal.

La medida de la longitud de los tramos se debe realizar colocando los cursores de

inicio a inicio de los eventos (las reflexiones de los conectores, en este caso).

Valores Típicos: aproximadamente 0,3 dB/km en todos los tramos

11.- Introduzca un latiguillo entre medias de dos carretes y analice el resultado de la

medida obtenida, comparando con la gráfica obtenida sin latiguillo.


VII-20

VII.5. IDENTIFICACIÓN DE ECOS Y FANTASMAS

VII.5.1. Teoría

VII.5.1.a. Identificación de Ecos

En sistemas ópticos con varios elementos reflexivos, parte del pulso del láser puede

reflejarse más de una vez antes de volver al OTDR. Cuando esto sucede se producirá

una forma de onda artificial denominada ECO.

Los ECOS son más frecuentes en OTDRs multimodo con un gran rango dinámico y

siempre que se produzcan eventos muy reflexivos.

En una forma de onda, los dos primeros eventos reflexivos nunca pueden ser ECOS

ya que se necesitan al menos dos eventos de este tipo para generar ECO. Otro rasgo

característico de un ECO es que no lleva pérdidas asociadas en la forma de onda. Esto

último es debido a que está sumando la señal reflejada varias veces a la de

backscatering de la fibra en ese tramo, siendo ésta sin pérdidas.

Figura E2-10. Generación de ecos entre dos eventos reflexivos

La señal recorre 4L1 El OTDR localiza el evento reflexivo en 2L1, sin pérdidas y con pico de reflexión bajo, señal muy atenuada.


VII-21

Existen OTDRs dotados de la capacidad de detectar automáticamente eventos reflexivos

(mediante algoritmos) y determinar cuáles de ellos son ECOS. Es el caso del Tektronix

TFS3031 que se utiliza en el laboratorio.

VII.5.1.b. Identificación de Fantasmas

Otra forma de onda falsa es la conocida como fantasmas. Son muy similares a los ecos

pero ocurren por razones muy diferentes.

Los fantasmas se deben a una selección incorrecta de los parámetros de medida, en

concreto a una frecuencia de repetición del pulso demasiado alta. Si es así, puede

suceder que la reflexión al final de la línea de un pulso no haya llegado al detector

cuando se lanza el siguiente pulso. En ese momento se inicia una nueva adquisición de

datos y la reflexión del final de línea se solapa con la retrodispersión del segundo pulso y

aparece como un evento reflexivo.

Cuando un evento se desplaza de posición o desaparece cuando se cambia el rango de

medida, se le puede identificar como un FANTASMA y no como un ECO. Estos últimos

son independientes de los parámetros de adquisición.

Si aparece un fantasma durante una adquisición, se debe seleccionar una repetición de

pulso más baja para eliminarlo.

Cuando no se identifica un evento, se debe realizar la medida con otros valores de ancho

de pulso, longitud de onda y dirección de medida. La comparativa entre las diferentes

gráficas obtenidas le permitirá evaluar el tipo de evento.

Recuerde que los valores de las pérdidas y eventos reflexivos dependen de las

condiciones de medida.


VII-22


Objetivo: Detectar sucesos, como ecos y fantasmas, que no corresponden a ningún

evento real.

Método de Medida

La localización de los ECOS está asociada a la siguiente fórmula:

{2}

Donde Zi y Zj son las localizaciones de dos eventos reflexivos (que no

tienen por qué ser consecutivos) en el eje de distancias, siendo Z=0 la

conexión al OTDR.


1.- Realice el montaje de la Figura E2-11.


Fiber Scan: Manual Test Range: 8 km Pulsewidth: 20 m (200 ns) Longitud de onda: 1310 nm

3.- Obtenga la forma de onda e imprímala.

4.- Identifique todos los eventos de la gráfica y determine la distancia a la que se

produce cada uno de ellos. ¿Existen ECOS?

5.- Sustituya el segundo conector FC-FC por el conector marcado como “Conector

Defectuoso”. Obtenga la forma de onda e imprímala. Explique las diferencias (si

las hay) entre ambos casos.

Figura E2-11


VII-23

6.- En el menú SETUP, cambie el parámetro “Fiber Scan” de Manual a Intellitrace.

Obtenga la forma de onda y edite la Tabla de Eventos presionando el Botón 2 de

la Figura E2-3.

7.- Considerando pares de elementos reflexivos y utilizando la ecuación {2}, calcule

dónde deberían aparecer los ECOS. Compare los resultados teóricos con los

experimentales.

Valores típicos: Aparición del eco con conector defectuoso al doble de distancia del primer carrete.

8.- Explique por qué en este apartado ha tenido que emplear un carrete de 1,3km.

¿Aparecen eventos fuera de línea, a más de 2,3km? Indique de dónde provienen.

POR FAVOR, AL ACABAR LA PRÁCTICA RECOJAN

TODO Y DÉJENLO COMO ESTABA AL PRINCIPIO.

SUS COMPAÑEROS SE LO AGRADECERÁN.


VII-24

No olvide incluir en su cuaderno la solución a las preguntas planteadas en el desarrollo

de la práctica (cuestiones, cálculos, curvas…) y todos los resultados de las medidas

realizadas. Para facilitar un resumen de los resultados, incluya en su cuaderno las

siguientes tablas.

Apartados VII.2 y VII.3

Rango Dinámico de Reflexión

Condiciones de medida: Longitud de onda________ nm

Rango de Prueba_________km; Promedio_______

RDR*

10m Ancho de pulso

20m

¿Qué información le aporta este parámetro?

Rango Dinámico de Scattering

Condiciones de medida: Longitud de onda________ nm

Rango de Prueba_________km; Promedio_______

RDS*

10m Ancho de pulso

20m

¿Qué información le aporta este parámetro?

* Indique el tipo de equipo empleado el TekRanger o el TekRanger2


VII-25

CARACTERIZACIÓN DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN

Apartado VII.4

Número de eventos que obtiene en la medida:

Condiciones de medida: Longitud de onda________ nm;

Rango de Prueba_______ __km;

Ancho de pulso:________m; Promedio_______ Sin contar el del panel frontal

Cursor A

________km

Inicio del 1er evento.

Distancia entre cursores: dB

Pérdidas introducidas por el primer evento reflexivo: m

H (>0) Reflectividad:

Zona Muerta DZ m

¿Qué le indica este parámetro?

Zona Muerta de Pérdida de Medición LMDZ m

¿Qué le indica este parámetro?


VII-26

Cursor A

________km

Inicio del 2er evento.

Distancia entre cursores: dB

Pérdidas introducidas por el primer evento reflexivo: m

H (>0) Reflectividad:

Condiciones de medida:

Longitud de onda:________ nm;

Rango de Prueba:_________km;

Ancho de pulso:________m;

Promedio:___________

1er Tramo 2º Tramo 3er Tramo

Coeficiente de Atenuación

Longitud (km)

¿Se corresponden con los valores indicados en los carretes o

esperados?______________________________________________________________

¿Los emplearía para realizar un balance de potencias?_________

SubApartado 11: ¿qué observa al introducir un latiguillo de unos 3 m de longitud entre

dos carretes?


VII-27

CARACTERIZACIÓN DE EVENTOS NO REALES: ECOS.

Medida con conector defectuoso

Apartado VII.5

Número de Eventos

Condiciones de medida:

Longitud de onda:________ nm;

Rango de Prueba:_________km;

Ancho de pulso:________m;

Promedio:__________

1er Evento 2º Evento 3er Evento …

Distancia(km)

¿Es un ECO? S/N

¿Está fuera de línea?

¿Por qué se emplea un carrete de 1,3km en vez de uno de 1km?

Documents

VII. Práctica E2: Reflectómetro Óptico en el Dominio del ... · RDS-Rango Dinámico de Scattering-, sin hacer mención al equipo TFS3031 que le haya tocado emplear para realizar